JP2018107900A - Battery charge circuit - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a battery charge circuit capable of precisely controlling a battery charge current.SOLUTION: A controller 22 acquires, prior to charge start, a first duty by on-off control of an element Q3 that makes a current value by a sensor S1 in a state where an element Q2 is controlled a specified value, a second duty by on-off control of an element Q5 that makes a current value by a sensor S1 a specified value, a third duty by on-off control of an element Q4 that makes a current value by the sensor S1 in a state where an element Q1 is controlled a specified value, and a fourth duty by on-off control of an element Q6 that makes a current value by the sensor S1 a specified value. After charge start, the controller performs on-off control of the elements Q3 and Q5 while correcting them by the first and second duties, and performs on-off control of the elements Q4 and Q6 while correcting them by the third and fourth duties.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、バッテリを電源として三相インバータにより駆動制御されるモータを備えたモータ駆動系におけるバッテリを充電するためのバッテリ充電回路に関するものである。   The present invention relates to a battery charging circuit for charging a battery in a motor drive system including a motor that is driven and controlled by a three-phase inverter using the battery as a power source.

バッテリ充電回路が特許文献1に開示されており、これは、バッテリを電源として三相インバータにより駆動制御される三相モータを備えたモータ駆動系のバッテリ充電回路であり、三相インバータのうちの一相を構成する1組のスイッチング素子の接続点が単相出力の二次側出力端子に接続されている。そして、三相インバータのうちの、トランスに接続される一相を構成する1組のスイッチング素子をオフ状態に保持し、他の2組のスイッチング素子のうち少なくとも1組のスイッチング素子をオン・オフ制御することで、バッテリを充電することができる。ここで、三相インバータのうちの、トランスに接続されない二相を構成する2組のスイッチング素子を同期してオン・オフ制御することでもバッテリを充電することができる。   A battery charging circuit is disclosed in Patent Document 1, which is a motor driving system battery charging circuit including a three-phase motor that is driven and controlled by a three-phase inverter using a battery as a power source. A connection point of a set of switching elements constituting one phase is connected to a secondary output terminal of a single phase output. Then, in the three-phase inverter, one set of switching elements constituting one phase connected to the transformer is held in an off state, and at least one of the other two sets of switching elements is turned on / off. By controlling, the battery can be charged. Here, the battery can also be charged by performing on / off control of two sets of switching elements constituting two phases of the three-phase inverter that are not connected to the transformer.

特開2011−211889号公報JP 2011-211889 A

ところで、三相インバータのうちのトランスに接続されない二相を構成する2組のスイッチング素子を同期してオン・オフ制御する場合においては、各相毎に電流センサをそれぞれ設けることが考えられる。しかし、オン・オフ制御する二相のうちの一相にしか電流センサが付いていない場合、各スイッチング素子におけるデットタイムの相間ばらつき等により、二相の電流を等しく制御できず、バッテリ充電電流に誤差が発生する。   By the way, in the case where two sets of switching elements constituting two phases that are not connected to the transformer of the three-phase inverter are controlled on and off in synchronization, it is conceivable to provide a current sensor for each phase. However, if a current sensor is attached to only one of the two phases to be controlled on / off, the two-phase current cannot be controlled equally due to variations in the dead time between the switching elements. An error occurs.

本発明の目的は、バッテリ充電電流を精度良く制御することができるバッテリ充電回路を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a battery charging circuit capable of accurately controlling a battery charging current.

請求項1に記載の発明では、第一相の上アーム用の第1スイッチング素子、第一相の下アーム用の第2スイッチング素子、第二相の上アーム用の第3スイッチング素子、第二相の下アーム用の第4スイッチング素子、第三相の上アーム用の第5スイッチング素子、第三相の下アーム用の第6スイッチング素子を有する三相インバータにより、バッテリを電源として駆動制御される三相モータを備えたモータ駆動系のバッテリ充電回路であって、単相出力トランスと、前記単相出力トランスの二次側出力の一方の端子に接続されるとともに、前記三相インバータ及び前記バッテリに対して並列に接続されている整流回路と、前記三相インバータにおける前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子との間の接続点を前記二次側出力の他方の端子に接続する配線と、充電時には前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子はオフ状態に保持し、前記第3スイッチング素子と前記第5スイッチング素子を同期してオン・オフ制御するとともに前記第4スイッチング素子と前記第6スイッチング素子を同期してオン・オフ制御する制御装置と、前記接続点と前記三相モータとの間に流れる電流を検出する電流センサと、を備え、前記制御装置は、充電開始前において、前記第2スイッチング素子を制御した状態における前記電流センサによる電流値を規定値にする前記第3スイッチング素子のオン・オフ制御による第1デューティと前記電流センサによる電流値を規定値にする前記第5スイッチング素子のオン・オフ制御による第2デューティ、及び、前記第1スイッチング素子を制御した状態における前記電流センサによる電流値を規定値にする前記第4スイッチング素子のオン・オフ制御による第3デューティと前記電流センサによる電流値を規定値にする前記第6スイッチング素子のオン・オフ制御による第4デューティを取得しておき、充電開始後において、前記第3スイッチング素子と前記第5スイッチング素子を前記第1デューティ及び前記第2デューティにより補正しながらオン・オフ制御するとともに、前記第4スイッチング素子と前記第6スイッチング素子を前記第3デューティ及び前記第4デューティにより補正しながらオン・オフ制御することを要旨とする。   In the first aspect of the invention, the first switching element for the upper arm of the first phase, the second switching element for the lower arm of the first phase, the third switching element for the upper arm of the second phase, the second Drive-controlled using a battery as a power source by a three-phase inverter having a fourth switching element for the lower arm of the phase, a fifth switching element for the upper arm of the third phase, and a sixth switching element for the lower arm of the third phase A battery driving circuit of a motor drive system comprising a three-phase motor, connected to one terminal of a single-phase output transformer and a secondary side output of the single-phase output transformer, the three-phase inverter and the A rectifier circuit connected in parallel to the battery, and a connection point between the first switching element and the second switching element in the three-phase inverter is connected to the secondary output. Wiring connected to the other terminal, and during charging, the first switching element and the second switching element are held in an off state, and the third switching element and the fifth switching element are synchronously turned on / off. A control device that controls on / off of the fourth switching element and the sixth switching element in synchronization; and a current sensor that detects a current flowing between the connection point and the three-phase motor. Before starting charging, the apparatus sets a current value by the current sensor in a state in which the second switching element is controlled to a specified value, a first duty by ON / OFF control of the third switching element, and a current value by the current sensor The second duty by the on / off control of the fifth switching element and the first switch A third duty by on / off control of the fourth switching element for setting the current value by the current sensor in a state in which the control element is controlled and a current value by the current sensor to a specified value. A fourth duty is obtained by on / off control, and after charging is started, the third switching element and the fifth switching element are on / off controlled while being corrected by the first duty and the second duty. In summary, the fourth switching element and the sixth switching element are controlled to be turned on / off while being corrected by the third duty and the fourth duty.

請求項1に記載の発明によれば、制御装置により、充電開始前において、第2スイッチング素子を制御した状態における電流センサによる電流値を規定値にする第3スイッチング素子のオン・オフ制御による第1デューティと電流センサによる電流値を規定値にする第5スイッチング素子のオン・オフ制御による第2デューティ、及び、第1スイッチング素子を制御した状態における電流センサによる電流値を規定値にする第4スイッチング素子のオン・オフ制御による第3デューティと電流センサによる電流値を規定値にする第6スイッチング素子のオン・オフ制御による第4デューティが取得される。そして、制御装置により、充電開始後において、第3スイッチング素子と第5スイッチング素子を第1デューティ及び第2デューティにより補正しながらオン・オフ制御されるとともに、第4スイッチング素子と第6スイッチング素子を第3デューティ及び第4デューティにより補正しながらオン・オフ制御される。その結果、バッテリ充電電流を精度良く制御することができる。   According to the first aspect of the present invention, the control device controls the third switching element on / off control to set the current value of the current sensor in a state in which the second switching element is controlled before the start of charging to a specified value. The first duty and the second duty by the on / off control of the fifth switching element for setting the current value by the current sensor to the specified value, and the fourth value for setting the current value by the current sensor in a state in which the first switching element is controlled to the specified value. A third duty by the on / off control of the switching element and a fourth duty by the on / off control of the sixth switching element that sets the current value by the current sensor to a specified value are acquired. Then, after the start of charging, the control device performs on / off control while correcting the third switching element and the fifth switching element with the first duty and the second duty, and controls the fourth switching element and the sixth switching element. On / off control is performed while correcting by the third duty and the fourth duty. As a result, the battery charging current can be controlled with high accuracy.

請求項2に記載のように、請求項1に記載のバッテリ充電回路において、前記制御装置は、充電開始前において、前記第2スイッチング素子を制御した状態における前記電流センサによる電流値を前記第1デューティを取得する際とは異なる規定値にする前記第3スイッチング素子のオン・オフ制御による第5デューティと前記電流センサによる電流値を前記第2デューティを取得する際とは異なる規定値にする前記第5スイッチング素子のオン・オフ制御による第6デューティ、及び、前記第1スイッチング素子を制御した状態における前記電流センサによる電流値を前記第3デューティを取得する際とは異なる規定値にする前記第4スイッチング素子のオン・オフ制御による第7デューティと前記電流センサによる電流値を前記第4デューティを取得する際とは異なる規定値にする前記第6スイッチング素子のオン・オフ制御による第8デューティを取得しておき、充電開始後において、前記第3スイッチング素子と前記第5スイッチング素子を前記第1デューティ、前記第2デューティ、前記第5デューティ、前記第6デューティにより補正しながらオン・オフ制御するとともに、前記第4スイッチング素子と前記第6スイッチング素子を前記第3デューティ、前記第4デューティ、前記第7デューティ、前記第8デューティにより補正しながらオン・オフ制御するとよい。   According to a second aspect of the present invention, in the battery charging circuit according to the first aspect, the control device determines a current value by the current sensor in a state in which the second switching element is controlled before the start of charging. The fifth duty by ON / OFF control of the third switching element is set to a specified value different from that for acquiring the duty, and the current value by the current sensor is set to a specified value different from that for acquiring the second duty. The sixth duty by ON / OFF control of the fifth switching element and the current value by the current sensor in a state in which the first switching element is controlled are set to a specified value different from that when the third duty is acquired. The fourth duty by the on / off control of the four switching elements and the current value by the current sensor are set to the fourth duty. The eighth duty is obtained by the on / off control of the sixth switching element, which is set to a specified value different from that for obtaining the tee, and after the start of charging, the third switching element and the fifth switching element are On / off control is performed while correcting by the first duty, the second duty, the fifth duty, and the sixth duty, and the fourth and sixth switching elements are controlled by the third duty and the fourth duty. The on / off control may be performed while correcting with the seventh duty and the eighth duty.

本発明によれば、バッテリ充電電流を精度良く制御することができる。   According to the present invention, the battery charging current can be accurately controlled.

実施形態におけるバッテリフォークリフトの回路図。The circuit diagram of the battery forklift in embodiment. 充電時における電流経路の説明図。Explanatory drawing of the current pathway at the time of charge. 充電時における電流経路の説明図。Explanatory drawing of the current pathway at the time of charge. 充電開始前における電流経路の説明図。Explanatory drawing of the electric current path before charge start. 充電開始前における電流経路の説明図。Explanatory drawing of the electric current path before charge start. 別例を説明するための電流指令値と補正値との関係を示す特性図。The characteristic view which shows the relationship between the electric current command value and correction value for demonstrating another example.

以下、本発明をバッテリフォークリフトに具体化した一実施形態を図面にしたがって説明する。バッテリフォークリフトは、モータ駆動系として、バッテリを電源とするとともにインバータにより制御される走行用モータ及び荷役用モータを備えている。バッテリ充電回路は、構成部品として走行用モータ及び荷役用モータのコイルやインバータのスイッチング素子を利用している。   Hereinafter, an embodiment in which the present invention is embodied in a battery forklift will be described with reference to the drawings. The battery forklift includes, as a motor drive system, a traveling motor and a cargo handling motor that use a battery as a power source and are controlled by an inverter. The battery charging circuit uses a coil for a traveling motor and a cargo handling motor or a switching element of an inverter as a component.

図1に示すように、バッテリフォークリフトは、車載装置10を備えている。車載装置10は、バッテリ30を電源とする三相モータとしての走行用モータ11及び荷役用モータ17を備えている。走行用モータ11とバッテリ30との間には、三相インバータとしての走行用インバータ12が備えられているとともに、荷役用モータ17とバッテリ30との間には三相インバータとしての荷役用インバータ18が備えられている。   As shown in FIG. 1, the battery forklift includes an in-vehicle device 10. The in-vehicle device 10 includes a traveling motor 11 and a cargo handling motor 17 as a three-phase motor that uses a battery 30 as a power source. A traveling inverter 12 as a three-phase inverter is provided between the traveling motor 11 and the battery 30, and a cargo handling inverter 18 as a three-phase inverter is disposed between the cargo handling motor 17 and the battery 30. Is provided.

車載装置10は、三相交流電源40に接続される単相出力トランスとしてのスコットトランス13を備えている。スコットトランス13は、一次巻線13a,13bと二次巻線13c,13dを有する。   The in-vehicle device 10 includes a Scott transformer 13 as a single-phase output transformer connected to a three-phase AC power source 40. The Scott transformer 13 has primary windings 13a and 13b and secondary windings 13c and 13d.

インバータ12,18は、第一相としてのV相の上アーム用の第1スイッチング素子Q1,Q11、V相の下アーム用の第2スイッチング素子Q2,Q12を有する。インバータ12,18は、第二相としてのW相の上アーム用の第3スイッチング素子Q3,Q13、W相の下アーム用の第4スイッチング素子Q4,Q14を有する。インバータ12,18は、第三相としてのU相の上アーム用の第5スイッチング素子Q5,Q15、U相の下アーム用の第6スイッチング素子Q6,Q16を有する。インバータ12,18により、バッテリ30を電源として駆動制御されるモータ11,17を備えたモータ駆動系のバッテリ充電回路となっている。   Inverters 12 and 18 have first switching elements Q1 and Q11 for the upper arm of the V phase as the first phase, and second switching elements Q2 and Q12 for the lower arm of the V phase. Inverters 12 and 18 have third switching elements Q3 and Q13 for the upper arm of the W phase as the second phase, and fourth switching elements Q4 and Q14 for the lower arm of the W phase. Inverters 12 and 18 have fifth switching elements Q5 and Q15 for the upper U-phase arm as the third phase, and sixth switching elements Q6 and Q16 for the lower U-phase arm. A motor drive system battery charging circuit including motors 11 and 17 that are driven and controlled by the inverters 12 and 18 using the battery 30 as a power source.

スコットトランス13の一方の単相出力である二次巻線13cには整流回路14を介して走行用インバータ12が接続され、走行用インバータ12には、走行用モータ11が接続されている。走行用モータ11としては、コイル23,24,25がデルタ結線されてなる三相交流モータが使用されている。スコットトランス13の他方の単相出力である二次巻線13dには整流回路19を介して荷役用インバータ18が接続され、荷役用インバータ18には、荷役用モータ17が接続されている。荷役用モータ17としては、コイル26,27,28がデルタ結線されてなる三相交流モータが使用されている。   A traveling inverter 12 is connected to the secondary winding 13 c, which is one single-phase output of the Scott transformer 13, via a rectifier circuit 14, and a traveling motor 11 is connected to the traveling inverter 12. As the traveling motor 11, a three-phase AC motor in which coils 23, 24 and 25 are delta-connected is used. A cargo handling inverter 18 is connected to the secondary winding 13 d which is the other single-phase output of the Scott transformer 13 via a rectifier circuit 19, and a cargo handling motor 17 is connected to the cargo handling inverter 18. As the cargo handling motor 17, a three-phase AC motor in which coils 26, 27, and 28 are delta-connected is used.

整流回路14は、2個のダイオードD1,D2の直列回路で構成され、両ダイオードD1,D2の中点にスコットトランス13の一方の単相出力である二次巻線13cの端子15aが接続されている。また、整流回路14のプラス側はバッテリ30の正極に接続され、整流回路14のマイナス側はバッテリ30の負極に接続されている。   The rectifier circuit 14 is composed of a series circuit of two diodes D1 and D2, and a terminal 15a of the secondary winding 13c, which is one single-phase output of the Scott transformer 13, is connected to the middle point of both diodes D1 and D2. ing. Further, the positive side of the rectifier circuit 14 is connected to the positive electrode of the battery 30, and the negative side of the rectifier circuit 14 is connected to the negative electrode of the battery 30.

走行用インバータ12には、三相の上アーム用のスイッチング素子としての第1スイッチング素子Q1、第3スイッチング素子Q3、第5スイッチング素子Q5と、下アーム用のスイッチング素子としての第2スイッチング素子Q2、第4スイッチング素子Q4、第6スイッチング素子Q6とを備えた三相インバータが使用されている。各スイッチング素子Q1〜Q6には、MOSFETが使用されている。第1スイッチング素子Q1及び第2スイッチング素子Q2、第3スイッチング素子Q3及び第4スイッチング素子Q4、第5スイッチング素子Q5及び第6スイッチング素子Q6はそれぞれ直列に接続されている。スイッチング素子Q1,Q3,Q5のドレインはそれぞれバッテリ30の正極に接続されるとともに、スイッチング素子Q2,Q4,Q6のソースはそれぞれバッテリ30の負極に接続されている。各スイッチング素子Q1〜Q6は、それぞれ、ドレインとソース間に、逆並列に、即ちカソードがドレインにアノードがソースに対応する状態に接続された寄生ダイオードDを有している。   The traveling inverter 12 includes a first switching element Q1, a third switching element Q3, and a fifth switching element Q5 as three-phase upper arm switching elements, and a second switching element Q2 as a lower arm switching element. A three-phase inverter provided with a fourth switching element Q4 and a sixth switching element Q6 is used. MOSFETs are used for the switching elements Q1 to Q6. The first switching element Q1 and the second switching element Q2, the third switching element Q3 and the fourth switching element Q4, the fifth switching element Q5 and the sixth switching element Q6 are respectively connected in series. The drains of switching elements Q1, Q3, and Q5 are connected to the positive electrode of battery 30, respectively, and the sources of switching elements Q2, Q4, and Q6 are connected to the negative electrode of battery 30, respectively. Each of the switching elements Q1 to Q6 has a parasitic diode D connected between the drain and the source in antiparallel, that is, in a state where the cathode corresponds to the drain and the anode corresponds to the source.

第1スイッチング素子Q1と第2スイッチング素子Q2の中点である接続点A(第1スイッチング素子Q1のソースと第2スイッチング素子Q2のドレインとの接続点)は、電流センサS1を介して走行用モータ11のコイル23とコイル24との接続点に接続されている。第3スイッチング素子Q3と第4スイッチング素子Q4の中点(第3スイッチング素子Q3のソースと第4スイッチング素子Q4のドレインとの接続点)は、電流センサS2を介して走行用モータ11のコイル24とコイル25との接続点に接続されている。   A connection point A (a connection point between the source of the first switching element Q1 and the drain of the second switching element Q2), which is the midpoint between the first switching element Q1 and the second switching element Q2, is for traveling through the current sensor S1. The motor 11 is connected to a connection point between the coil 23 and the coil 24. The midpoint of the third switching element Q3 and the fourth switching element Q4 (the connection point between the source of the third switching element Q3 and the drain of the fourth switching element Q4) is the coil 24 of the traveling motor 11 via the current sensor S2. And a connection point between the coil 25 and the coil 25.

第5スイッチング素子Q5と第6スイッチング素子Q6の中点(第5スイッチング素子Q5のソースと第6スイッチング素子Q6のドレインとの接続点)は、走行用モータ11のコイル23とコイル25との接続点に接続されている。また、第1スイッチング素子Q1のソースと第2スイッチング素子Q2のドレインとの接続点Aは、配線20により、スコットトランス13の一方の単相出力である二次巻線13cにおける整流回路14が接続された端子15aと反対側の端子15bに接続されている。   The midpoint of the fifth switching element Q5 and the sixth switching element Q6 (the connection point between the source of the fifth switching element Q5 and the drain of the sixth switching element Q6) is the connection between the coil 23 and the coil 25 of the travel motor 11. Connected to a point. The connection point A between the source of the first switching element Q1 and the drain of the second switching element Q2 is connected to the rectifier circuit 14 in the secondary winding 13c which is one single-phase output of the Scott transformer 13 by the wiring 20. It is connected to the terminal 15b opposite to the terminal 15a.

整流回路19は、2個のダイオードD3,D4の直列回路で構成され、両ダイオードD3,D4の中点にスコットトランス13の他方の単相出力である二次巻線13dの端子16aが接続されている。また、整流回路19のプラス側はバッテリ30の正極に接続され、整流回路19のマイナス側はバッテリ30の負極に接続されている。   The rectifier circuit 19 is composed of a series circuit of two diodes D3 and D4, and the terminal 16a of the secondary winding 13d which is the other single-phase output of the Scott transformer 13 is connected to the middle point between the diodes D3 and D4. ing. The positive side of the rectifier circuit 19 is connected to the positive electrode of the battery 30, and the negative side of the rectifier circuit 19 is connected to the negative electrode of the battery 30.

荷役用インバータ18には、三相の上アーム用のスイッチング素子としての第1スイッチング素子Q11、第3スイッチング素子Q13、第5スイッチング素子Q15と、下アーム用のスイッチング素子としての第2スイッチング素子Q12、第4スイッチング素子Q14、第6スイッチング素子Q16とを備えた三相インバータが使用されている。各スイッチング素子Q11〜Q16には、MOSFETが使用されている。第1スイッチング素子Q11及び第2スイッチング素子Q12、第3スイッチング素子Q13及び第4スイッチング素子Q14、第5スイッチング素子Q15及び第6スイッチング素子Q16はそれぞれ直列に接続されている。スイッチング素子Q1,Q3,Q5のドレインはそれぞれバッテリ30の正極に接続されるとともに、スイッチング素子Q2,Q4,Q6のソースはそれぞれバッテリ30の負極に接続されている。各スイッチング素子Q11〜Q16は、それぞれ、ドレインとソース間に、逆並列に、即ちカソードがドレインにアノードがソースに対応する状態に接続された寄生ダイオードDを有している。   The cargo handling inverter 18 includes a first switching element Q11, a third switching element Q13, a fifth switching element Q15 as three-phase upper arm switching elements, and a second switching element Q12 as a lower arm switching element. A three-phase inverter provided with a fourth switching element Q14 and a sixth switching element Q16 is used. MOSFETs are used for the switching elements Q11 to Q16. The first switching element Q11 and the second switching element Q12, the third switching element Q13 and the fourth switching element Q14, the fifth switching element Q15 and the sixth switching element Q16 are respectively connected in series. The drains of switching elements Q1, Q3, and Q5 are connected to the positive electrode of battery 30, respectively, and the sources of switching elements Q2, Q4, and Q6 are connected to the negative electrode of battery 30, respectively. Each of the switching elements Q11 to Q16 has a parasitic diode D connected between the drain and the source in antiparallel, that is, in a state where the cathode corresponds to the drain and the anode corresponds to the source.

第1スイッチング素子Q11と第2スイッチング素子Q12の中点である接続点(第1スイッチング素子Q11のソースと第2スイッチング素子Q12のドレインとの接続点)Bは、電流センサS11を介して荷役用モータ17のコイル26とコイル27との接続点に接続されている。第3スイッチング素子Q13と第4スイッチング素子Q14の中点(第3スイッチング素子Q13のソースと第4スイッチング素子Q14のドレインとの接続点)は、電流センサS12を介して荷役用モータ17のコイル27とコイル28との接続点に接続されている。第5スイッチング素子Q15と第6スイッチング素子Q16の中点(第5スイッチング素子Q15のソースと第6スイッチング素子Q16のドレインとの接続点)は、荷役用モータ17のコイル26とコイル28との接続点に接続されている。また、第1スイッチング素子Q11のソースと第2スイッチング素子Q12のドレインとの接続点Bは、配線21により、スコットトランス13の他方の単相出力である二次巻線13dにおける整流回路19が接続された端子16aと反対側の端子16bに接続されている。   A connection point (a connection point between the source of the first switching element Q11 and the drain of the second switching element Q12) B, which is the midpoint between the first switching element Q11 and the second switching element Q12, is used for cargo handling via the current sensor S11. The motor 17 is connected to a connection point between the coil 26 and the coil 27. The midpoint of the third switching element Q13 and the fourth switching element Q14 (the connection point between the source of the third switching element Q13 and the drain of the fourth switching element Q14) is the coil 27 of the cargo handling motor 17 via the current sensor S12. And a connection point between the coil 28 and the coil 28. The midpoint of the fifth switching element Q15 and the sixth switching element Q16 (the connection point between the source of the fifth switching element Q15 and the drain of the sixth switching element Q16) is the connection between the coil 26 and the coil 28 of the cargo handling motor 17. Connected to a point. The connection point B between the source of the first switching element Q11 and the drain of the second switching element Q12 is connected to the rectifier circuit 19 in the secondary winding 13d, which is the other single-phase output of the Scott transformer 13, by the wiring 21. It is connected to the terminal 16b opposite to the terminal 16a.

各スイッチング素子Q1〜Q6,Q11〜Q16のゲートは、制御装置22に接続されている。制御装置22は、走行用モータ11に流れる電流を検出する電流センサS1,S2および荷役用モータ17に流れる電流を検出する電流センサS11,S12に接続されている。制御装置22は、図示しないCPU及びメモリを備え、メモリには走行用モータ11及び荷役用モータ17を駆動するのに必要な制御プログラムが記憶されている。また、メモリにはスコットトランス13を三相交流電源40に接続した状態でバッテリ30を充電する際に、各スイッチング素子Q1〜Q6,Q11〜Q16を制御するのに必要な制御プログラムが記憶されている。さらに、制御装置22は、電流センサS1,S2,S11,S12から信号によりスコットトランス13の二次電流(バッテリ30の充電電流)を検知できるようになっている。   The gates of the switching elements Q1 to Q6 and Q11 to Q16 are connected to the control device 22. The control device 22 is connected to current sensors S1 and S2 that detect a current flowing through the traveling motor 11 and current sensors S11 and S12 that detect a current flowing through the cargo handling motor 17. The control device 22 includes a CPU and a memory (not shown), and the memory stores a control program necessary for driving the traveling motor 11 and the cargo handling motor 17. The memory stores a control program necessary for controlling the switching elements Q1 to Q6 and Q11 to Q16 when the battery 30 is charged with the Scott transformer 13 connected to the three-phase AC power supply 40. Yes. Further, the control device 22 can detect the secondary current of the Scott transformer 13 (the charging current of the battery 30) based on signals from the current sensors S1, S2, S11, and S12.

モータ駆動系のバッテリ充電回路はスコットトランス(単相出力トランス)13を備える。モータ駆動系のバッテリ充電回路に備えられた整流回路14,19は、スコットトランス(単相出力トランス)13の二次側出力の一方の端子15a,16aに接続されるとともに、インバータ12,18及びバッテリ30に対して並列に接続されている。モータ駆動系のバッテリ充電回路に備えられた電流センサS1,S11は接続点A,Bとモータ11,17との間に流れる電流を検出する。モータ駆動系のバッテリ充電回路に備えられた配線20,21は、インバータ12,18における第1スイッチング素子Q1,Q11と第2スイッチング素子Q2,Q12との間の接続点A,Bを二次側出力の他方の端子15b,16bに接続する。   The motor drive system battery charging circuit includes a Scott transformer (single-phase output transformer) 13. The rectifier circuits 14 and 19 provided in the battery charging circuit of the motor drive system are connected to one terminals 15a and 16a of the secondary side output of the Scott transformer (single-phase output transformer) 13, and the inverters 12 and 18 and The battery 30 is connected in parallel. Current sensors S1 and S11 provided in the battery charging circuit of the motor drive system detect the current flowing between the connection points A and B and the motors 11 and 17. Wirings 20 and 21 provided in the battery charging circuit of the motor drive system are connected to the connection points A and B between the first switching elements Q1 and Q11 and the second switching elements Q2 and Q12 in the inverters 12 and 18 on the secondary side. The other terminals 15b and 16b of the output are connected.

次に、本実施形態の車載装置10の作用について説明する。
バッテリフォークリフトは、バッテリ30の充電時以外には、三相交流電源40から切り離された状態に保持される。そして、制御装置22の指令により走行用インバータ12の各スイッチング素子Q1〜Q6がオン・オフ制御されることによりバッテリ30の直流電力が交流電力に変換されて走行用モータ11に供給され、走行用モータ11が駆動される。また、制御装置22の指令により荷役用インバータ18の各スイッチング素子Q11〜Q16がオン・オフ制御されることによりバッテリ30の直流電力が交流電力に変換されて荷役用モータ17に供給され、荷役用モータ17が駆動される。
Next, the effect | action of the vehicle-mounted apparatus 10 of this embodiment is demonstrated.
The battery forklift is held in a state disconnected from the three-phase AC power supply 40 except when the battery 30 is charged. Then, each of the switching elements Q1 to Q6 of the traveling inverter 12 is controlled to be turned on / off by a command from the control device 22, whereby the DC power of the battery 30 is converted to AC power and supplied to the traveling motor 11, The motor 11 is driven. Further, the switching elements Q11 to Q16 of the cargo handling inverter 18 are controlled to be turned on / off by a command from the control device 22, so that the DC power of the battery 30 is converted into AC power and supplied to the cargo handling motor 17 for cargo handling. The motor 17 is driven.

車載装置10を充電装置として用いる場合には、スコットトランス13によって入力と出力が電気的に絶縁され、入力電力である交流電力を直流電力に電力変換して出力に接続された車載蓄電装置としてのバッテリ30を充電する。   When the in-vehicle device 10 is used as a charging device, the input and the output are electrically insulated by the Scott transformer 13, and the AC power as the in-vehicle power storage device connected to the output by converting the AC power as the input power to DC power is converted. The battery 30 is charged.

充電時には、モータ駆動系のバッテリ充電回路に備えられた制御装置22は、図2,3に示すように、トランスに接続されない二相(W相、U相)を構成する2組のスイッチング素子Q3,Q4、Q5,Q6、Q13,Q14、Q15,Q16を同期してオン・オフ制御する。即ち、第1スイッチング素子Q1,Q11と第2スイッチング素子Q2,Q12はオフ状態に保持し、第3スイッチング素子Q3,Q13と第5スイッチング素子Q5,Q15を同期してオン・オフ制御するとともに第4スイッチング素子Q4,Q14と第6スイッチング素子Q6,Q16を同期してオン・オフ制御する。   At the time of charging, as shown in FIGS. 2 and 3, the control device 22 provided in the battery charging circuit of the motor drive system has two sets of switching elements Q3 constituting two phases (W phase and U phase) not connected to the transformer. , Q4, Q5, Q6, Q13, Q14, Q15, Q16 are synchronously controlled on / off. That is, the first switching elements Q1, Q11 and the second switching elements Q2, Q12 are held in the off state, and the third switching elements Q3, Q13 and the fifth switching elements Q5, Q15 are controlled on / off in synchronization with the first switching elements Q1, Q11. The 4 switching elements Q4 and Q14 and the sixth switching elements Q6 and Q16 are controlled to be turned on / off in synchronization.

詳しくは、バッテリ30を充電する際は、スコットトランス13に三相交流電源40から交流電力が供給される状態に保持される。具体的には、フォークリフトに設けられた電源コンセントに、三相交流電源40の充電ケーブルのプラグが接続される。そして、制御装置22は、走行用インバータ12及び荷役用インバータ18のスイッチング素子Q1,Q2,Q11,Q12をオフ状態に保持し、第3スイッチング素子Q3,Q13、第4スイッチング素子Q4,Q14、第5スイッチング素子Q5,Q15及び第6スイッチング素子Q6,Q16をオン・オフ制御する。即ち、制御装置22によるバッテリ30の充電時にPWM制御される充電用の上アーム用のスイッチング素子と下アーム用のスイッチング素子はスイッチング素子Q3,Q13、Q4,Q14、Q5,Q15、Q6,Q16となる。また、制御装置22によるバッテリ30の充電時にPWM制御されない上アーム用のスイッチング素子と下アーム用のスイッチング素子はスイッチング素子Q1,Q2,Q11,Q12となる。   Specifically, when the battery 30 is charged, the Scott transformer 13 is held in a state where AC power is supplied from the three-phase AC power supply 40. Specifically, the plug of the charging cable of the three-phase AC power supply 40 is connected to a power outlet provided on the forklift. Then, the control device 22 keeps the switching elements Q1, Q2, Q11, Q12 of the traveling inverter 12 and the cargo handling inverter 18 in the off state, the third switching elements Q3, Q13, the fourth switching elements Q4, Q14, The fifth switching elements Q5 and Q15 and the sixth switching elements Q6 and Q16 are turned on / off. That is, the switching element for the upper arm and the switching element for the lower arm that are PWM-controlled when the battery 30 is charged by the control device 22 are switching elements Q3, Q13, Q4, Q14, Q5, Q15, Q6, Q16. Become. Further, the switching elements for the upper arm and the switching elements for the lower arm that are not PWM-controlled when the battery 30 is charged by the control device 22 are switching elements Q1, Q2, Q11, and Q12.

そして、制御装置22は、走行用インバータ12及び荷役用インバータ18における第3スイッチング素子Q3,Q13、第4スイッチング素子Q4,Q14、第5スイッチング素子Q5,Q15及び第6スイッチング素子Q6,Q16をスイッチングする。こうすることで、走行用モータ11のコイル23,24及び荷役用モータ17のコイル26,27を充電用インダクタとして用いてバッテリ30を充電する。   The control device 22 switches the third switching elements Q3 and Q13, the fourth switching elements Q4 and Q14, the fifth switching elements Q5 and Q15, and the sixth switching elements Q6 and Q16 in the traveling inverter 12 and the cargo handling inverter 18. To do. Thus, the battery 30 is charged using the coils 23 and 24 of the traveling motor 11 and the coils 26 and 27 of the cargo handling motor 17 as charging inductors.

バッテリ30の充電時に車載装置10を流れる電流の経路について、図2及び図3にしたがって説明する。なお、図2及び図3では、走行用インバータ12のスイッチング素子Q3,Q4,Q5,Q6を制御してバッテリ30を充電する際の電流経路について記載しているが、荷役用インバータ18のスイッチング素子Q13,Q14,Q15,Q16を制御してバッテリ30を充電する場合も、同様の経路となる。   A path of a current flowing through the in-vehicle device 10 when the battery 30 is charged will be described with reference to FIGS. 2 and 3, the current path for charging the battery 30 by controlling the switching elements Q3, Q4, Q5, and Q6 of the traveling inverter 12 is described. However, the switching element of the cargo handling inverter 18 is described. The same route is used when charging the battery 30 by controlling Q13, Q14, Q15, and Q16.

図2に示すように、走行用インバータ12側でスコットトランス13の一方の二次巻線13cの端子15aから電力が出力される状態で、スイッチング素子Q3,Q5がオン状態、スイッチング素子Q4,Q6がオフ状態のときには、図2に破線で示すように電流が流れる。即ち、二次巻線13cの端子15a→ダイオードD1→第3スイッチング素子Q3→走行用モータのコイル24→二次巻線13cの端子15bの経路、及び、二次巻線13cの端子15a→ダイオードD1→第5スイッチング素子Q5→走行用モータのコイル23→二次巻線13cの端子15bの経路で電流が流れる。このとき、コイル23,24に電磁エネルギーが蓄積される。   As shown in FIG. 2, the switching elements Q3 and Q5 are in the on state, the switching elements Q4 and Q6 are in the state where electric power is output from the terminal 15a of one secondary winding 13c of the Scott transformer 13 on the traveling inverter 12 side. When is turned off, current flows as shown by a broken line in FIG. That is, the terminal 15a of the secondary winding 13c → the diode D1 → the third switching element Q3 → the coil 24 of the traveling motor → the path of the terminal 15b of the secondary winding 13c and the terminal 15a of the secondary winding 13c → the diode. A current flows through a route of D1 → the fifth switching element Q5 → the coil 23 of the traveling motor → the terminal 15b of the secondary winding 13c. At this time, electromagnetic energy is accumulated in the coils 23 and 24.

そして、スイッチング素子Q4,Q6がオン状態になると、コイル23,24に蓄積された電磁エネルギーは、図2に一点鎖線で示す経路で流れる電流となる。即ち、走行用モータ11のコイル24→二次巻線13cの端子15b→単相出力の13cの端子15a→ダイオードD1→バッテリ30→第4スイッチング素子Q4→走行用モータ11のコイル24の経路、及び、走行用モータ11のコイル23→二次巻線13cの端子15b→単相出力の13cの端子15a→ダイオードD1→バッテリ30→第6スイッチング素子Q6→走行用モータ11のコイル23の経路で流れる電流となる。このとき、バッテリ30が充電される。   When the switching elements Q4 and Q6 are turned on, the electromagnetic energy accumulated in the coils 23 and 24 becomes a current that flows along a path indicated by a one-dot chain line in FIG. That is, the coil 24 of the traveling motor 11 → the terminal 15b of the secondary winding 13c → the terminal 15a of the single-phase output 13c → the diode D1 → the battery 30 → the fourth switching element Q4 → the path of the coil 24 of the traveling motor 11; In addition, in the path of the coil 23 of the traveling motor 11 → the terminal 15b of the secondary winding 13c → the terminal 15a of the single-phase output 13c → the diode D1 → the battery 30 → the sixth switching element Q6 → the coil 23 of the traveling motor 11 It becomes the flowing current. At this time, the battery 30 is charged.

図3に示すように、二次巻線13cの端子15bから電力が出力される状態で、スイッチング素子Q3,Q5がオフ状態、スイッチング素子Q4,Q6がオン状態のときには、図3に破線の矢印で示すように電流が流れる。即ち、二次巻線13cの端子15b→走行用モータ11のコイル24→第4スイッチング素子Q4→ダイオードD2→一方の二次巻線13cの端子15aの経路、及び、二次巻線13cの端子15b→走行用モータ11のコイル23→第6スイッチング素子Q6→ダイオードD2→一方の二次巻線13cの端子15aの経路で電流が流れる。このとき、コイル23,24に電磁エネルギーが蓄積される。そして、スイッチング素子Q3,Q5がオン状態になると、コイル23,24に蓄積された電磁エネルギーは、図3に一点鎖線の矢印で示す経路で流れる電流となる。即ち、走行用モータ11のコイル24→第3スイッチング素子Q3→バッテリ30→ダイオードD2→二次巻線13cの端子15a→二次巻線13cの端子15b→走行用モータ11のコイル24の経路、及び、走行用モータ11のコイル23→第5スイッチング素子Q5→バッテリ30→ダイオードD2→二次巻線13cの端子15a→二次巻線13cの端子15b→走行用モータ11のコイル23の経路で流れる電流となる。このとき、バッテリ30が充電される。   As shown in FIG. 3, when power is output from the terminal 15b of the secondary winding 13c, when the switching elements Q3 and Q5 are in the off state and the switching elements Q4 and Q6 are in the on state, a broken arrow in FIG. Current flows as shown by. That is, the terminal 15b of the secondary winding 13c → the coil 24 of the traveling motor 11 → the fourth switching element Q4 → the diode D2 → the path of the terminal 15a of one secondary winding 13c and the terminal of the secondary winding 13c Current flows through a path of 15b → coil 23 of the motor 11 for traveling → sixth switching element Q6 → diode D2 → terminal 15a of one secondary winding 13c. At this time, electromagnetic energy is accumulated in the coils 23 and 24. When the switching elements Q3 and Q5 are turned on, the electromagnetic energy accumulated in the coils 23 and 24 becomes a current that flows along a path indicated by a one-dot chain line arrow in FIG. That is, the coil 24 of the traveling motor 11 → the third switching element Q3 → the battery 30 → the diode D2 → the terminal 15a of the secondary winding 13c → the terminal 15b of the secondary winding 13c → the path of the coil 24 of the traveling motor 11 And the path of the coil 23 of the traveling motor 11 → the coil 23 of the traveling motor 11 → the fifth switching element Q5 → the battery 30 → the diode D2 → the terminal 15a of the secondary winding 13c → the terminal 15b of the secondary winding 13c. It becomes the flowing current. At this time, the battery 30 is charged.

充電時において、電流センサS2,S12は、過電流等を検出する異常検出用センサとして使用される。また、充電時においては、電流センサS1,S11も、過電流等を検出する異常検出用センサとして用いられる。   During charging, the current sensors S2 and S12 are used as abnormality detection sensors for detecting overcurrent and the like. Further, during charging, the current sensors S1 and S11 are also used as abnormality detection sensors for detecting an overcurrent or the like.

また、荷役用インバータ18側においても走行用インバータ12と同様にして充電が行われる。具体的には、走行用インバータ12側における二次巻線13cを二次巻線13dに、端子15a,15bを端子16a、16bに、第3スイッチング素子Q3を第3スイッチング素子Q13に、第4スイッチング素子Q4を第4スイッチング素子Q14に、第5スイッチング素子Q5を第5スイッチング素子Q15に、第6スイッチング素子Q6を第6スイッチング素子Q16に、ダイオードD1,D2をダイオードD3,D4にそれぞれ置き換えればよい。   Further, charging is performed also on the cargo handling inverter 18 side in the same manner as the traveling inverter 12. Specifically, the secondary winding 13c on the traveling inverter 12 side is the secondary winding 13d, the terminals 15a and 15b are the terminals 16a and 16b, the third switching element Q3 is the third switching element Q13, and the fourth If switching element Q4 is replaced with fourth switching element Q14, fifth switching element Q5 is replaced with fifth switching element Q15, sixth switching element Q6 is replaced with sixth switching element Q16, and diodes D1 and D2 are replaced with diodes D3 and D4, respectively. Good.

各相毎に電流センサをそれぞれ設けるのではなく、オン・オフ制御する二相(W相、U相)のうちの一相(W相)にしか電流センサが付いていない。
また、スイッチング素子(MOSFET)Q1〜Q6,Q11〜Q16はデッドタイム、即ち、指令から実際に動作するまでの遅れ(ターンオン、ターンオフするまでの時間)が揃っておらずばらつきがあるので、そのばらつきを補正すべく、充電開始前には以下のような制御が行われる。
Rather than providing a current sensor for each phase, only one phase (W phase) of the two phases (W phase, U phase) to be turned on / off is attached.
In addition, the switching elements (MOSFETs) Q1 to Q6 and Q11 to Q16 have variations because the dead time, that is, the delay from the command to the actual operation (time until turn-on and turn-off) is not uniform. In order to correct the above, the following control is performed before charging is started.

制御装置22は、充電開始前において、図4,5に示すように、第2スイッチング素子Q2を制御した状態における電流センサS1による電流値を規定値にする第3スイッチング素子Q3のオン・オフ制御による第1デューティと電流センサS1による電流値を規定値にする第5スイッチング素子Q5のオン・オフ制御による第2デューティ、及び、第1スイッチング素子Q1を制御した状態における電流センサS1による電流値を規定値にする第4スイッチング素子Q4のオン・オフ制御による第3デューティと電流センサS1による電流値を規定値にする第6スイッチング素子Q6のオン・オフ制御による第4デューティを取得する。   As shown in FIGS. 4 and 5, the control device 22 performs on / off control of the third switching element Q <b> 3 to set the current value by the current sensor S <b> 1 in a state in which the second switching element Q <b> 2 is controlled, as shown in FIGS. And the second duty by the on / off control of the fifth switching element Q5 to set the current value by the current sensor S1 to the specified value, and the current value by the current sensor S1 in a state where the first switching element Q1 is controlled. The third duty by the on / off control of the fourth switching element Q4 to be the specified value and the fourth duty by the on / off control of the sixth switching element Q6 to set the current value by the current sensor S1 to the specified value are acquired.

また、荷役用インバータ18側においても走行用インバータ12と同様にして第1デューティ、第2デューティ、第3デューティ、第4デューティの取得が行われる。具体的には、走行用インバータ12側における第1スイッチング素子Q1を第1スイッチング素子Q11に、第2スイッチング素子Q2を第2スイッチング素子Q12に、第3スイッチング素子Q3を第3スイッチング素子Q13に、第4スイッチング素子Q4を第4スイッチング素子Q14に、第5スイッチング素子Q5を第5スイッチング素子Q15に、第6スイッチング素子Q6を第6スイッチング素子Q16に、電流センサS1を電流センサS11に、それぞれ置き換えればよい。   Further, the first duty, the second duty, the third duty, and the fourth duty are also acquired on the cargo handling inverter 18 side in the same manner as the traveling inverter 12. Specifically, the first switching element Q1 on the traveling inverter 12 side is the first switching element Q11, the second switching element Q2 is the second switching element Q12, the third switching element Q3 is the third switching element Q13, The fourth switching element Q4 can be replaced with the fourth switching element Q14, the fifth switching element Q5 can be replaced with the fifth switching element Q15, the sixth switching element Q6 can be replaced with the sixth switching element Q16, and the current sensor S1 can be replaced with the current sensor S11. That's fine.

図4,5を用いて詳しく説明する。
充電開始前に、以下のパターン(図4の破線で示す通電経路、図4の一点鎖線で示す通電経路、図5の破線で示す通電経路、図5の一点鎖線で示す通電経路)で通電し、二相の電流を等しくするためのスイッチング素子のデューティ補正量を取得する。
This will be described in detail with reference to FIGS.
Before starting charging, energize in the following patterns (the energization path indicated by the broken line in FIG. 4, the energization path indicated by the dashed line in FIG. 4, the energization path indicated by the broken line in FIG. 5, and the energization path indicated by the dashed line in FIG. 5). The duty correction amount of the switching element for equalizing the two-phase current is acquired.

パターン1として、V相下アーム用のスイッチング素子Q2をオン状態で固定し、W相上アーム用のスイッチング素子Q3をチョッパ制御する。電流経路は、図4の破線で示すように、バッテリ30→スイッチング素子Q3→コイル24→スイッチング素子Q2→バッテリ30である。この際、V相の電流センサS1による検出電流値が規定値である+α[A]になるようにW相上アーム用のスイッチング素子Q3をチョッパ制御する。なお、+α[A]の+は電流の流れる方向を表している。この時のW相上アーム用のスイッチング素子Q3のデューティを第1デューティ(DutyWαn[%])とする。   As pattern 1, the switching element Q2 for the V-phase lower arm is fixed in the ON state, and the switching element Q3 for the W-phase upper arm is chopper-controlled. The current path is battery 30 → switching element Q3 → coil 24 → switching element Q2 → battery 30 as indicated by a broken line in FIG. At this time, the switching element Q3 for the W-phase upper arm is chopper-controlled so that the detected current value by the V-phase current sensor S1 becomes a specified value + α [A]. Note that + in + α [A] represents the direction of current flow. The duty of switching element Q3 for W-phase upper arm at this time is defined as a first duty (DutyWαn [%]).

パターン2として、V相下アーム用のスイッチング素子Q2をオン状態で固定し(パターン1での通電電流と同じにして)、U相上アーム用のスイッチング素子Q5をチョッパ制御する。電流経路は、図4の一点鎖線で示すように、バッテリ30→スイッチング素子Q5→コイル23→スイッチング素子Q2→バッテリ30である。この際、V相の電流センサS1による検出電流値が規定値である+α[A]になるようにU相上アーム用のスイッチング素子Q5をチョッパ制御する。この時のU相上アーム用のスイッチング素子Q5のデューティを第2デューティ(DutyUαn[%])とする。   As the pattern 2, the switching element Q2 for the V-phase lower arm is fixed in the ON state (same as the energization current in the pattern 1), and the switching element Q5 for the U-phase upper arm is chopper-controlled. The current path is battery 30 → switching element Q5 → coil 23 → switching element Q2 → battery 30 as indicated by a one-dot chain line in FIG. At this time, the switching element Q5 for the U-phase upper arm is chopper-controlled so that the detected current value by the V-phase current sensor S1 becomes the specified value + α [A]. The duty of the switching element Q5 for the U-phase upper arm at this time is defined as a second duty (DutyUαn [%]).

パターン3として、V相上アーム用のスイッチング素子Q1をオン状態で固定し、W相下アーム用のスイッチング素子Q4をチョッパ制御する。電流経路は、図5の破線で示すように、バッテリ30→スイッチング素子Q1→コイル24→スイッチング素子Q4→バッテリ30である。この際、V相の電流センサS1による検出電流値が規定値である−α[A]になるようにW相下アーム用のスイッチング素子Q4をチョッパ制御する。なお、−α[A]の−は電流の流れる方向を表している。この時のW相下アーム用のスイッチング素子Q4のデューティを第3デューティ(DutyWαp[%])とする。   As pattern 3, the switching element Q1 for the V-phase upper arm is fixed in the ON state, and the switching element Q4 for the W-phase lower arm is chopper-controlled. The current path is battery 30 → switching element Q1 → coil 24 → switching element Q4 → battery 30 as indicated by a broken line in FIG. At this time, the switching element Q4 for the W-phase lower arm is chopper-controlled so that the detected current value by the V-phase current sensor S1 becomes −α [A] which is a specified value. In addition,-of [alpha] [A] represents the direction of current flow. The duty of switching element Q4 for the W-phase lower arm at this time is defined as a third duty (DutyWαp [%]).

パターン4として、V相上アーム用のスイッチング素子Q1をオン状態で固定し(パターン3での通電電流と同じにして)、U相下アーム用のスイッチング素子Q6をチョッパ制御する。電流経路は、図5の一点鎖線で示すように、バッテリ30→スイッチング素子Q1→コイル23→スイッチング素子Q6→バッテリ30である。この際、V相の電流センサS1による検出電流値が規定値である−α[A]になるようにU相下アーム用のスイッチング素子Q6をチョッパ制御する。この時のU相下アーム用のスイッチング素子Q6のデューティを第4デューティ(DutyUαp[%])とする。   As the pattern 4, the switching element Q1 for the V-phase upper arm is fixed in the ON state (same as the energization current in the pattern 3), and the switching element Q6 for the U-phase lower arm is chopper-controlled. The current path is battery 30 → switching element Q1 → coil 23 → switching element Q6 → battery 30 as indicated by a one-dot chain line in FIG. At this time, the switching element Q6 for the U-phase lower arm is chopper-controlled so that the current value detected by the V-phase current sensor S1 becomes −α [A] which is a specified value. The duty of the switching element Q6 for the U-phase lower arm at this time is the fourth duty (DutyUαp [%]).

このようにして、第1、第2、第3及び第4デューティを取得しておき、制御装置22は、充電開始後において、第3スイッチング素子Q3と第5スイッチング素子Q5を第1デューティ及び第2デューティにより補正しながらオン・オフ制御するとともに、第4スイッチング素子Q4と第6スイッチング素子Q6を第3デューティ及び第4デューティにより補正しながらオン・オフ制御する。   In this way, the first, second, third, and fourth duties are acquired, and the control device 22 sets the third switching element Q3 and the fifth switching element Q5 to the first duty and the first duty after the start of charging. On / off control is performed while correcting with 2 duty, and on / off control is performed with 4th switching element Q4 and 6th switching element Q6 being corrected with 3rd duty and 4th duty.

詳しくは、以下のようにする。
充電時、U相のスイッチングデューティは、W相のスイッチングデューティに対して、以下の補正量を加算して制御する。
Details are as follows.
During charging, the U-phase switching duty is controlled by adding the following correction amount to the W-phase switching duty.

電流が図2に示す+方向の場合には、U相デューティ=W相デューティ+(DutyUαn−DutyWαn)とする。即ち、W相デューティに対し、第2デューティ(DutyUαn[%])と第1デューティ(DutyWαn[%])との差を加算したものを、U相デューティとする。   When the current is in the + direction shown in FIG. 2, U phase duty = W phase duty + (DutyUαn−DutyWαn). That is, the difference between the second duty (DutyUαn [%]) and the first duty (DutyWαn [%]) is added to the W-phase duty as the U-phase duty.

一方、電流が図3に示す−方向の場合には、U相デューティ=W相デューティ+(DutyUαp−DutyWαp)とする。即ち、W相デューティに対し、第4デューティ(DutyUαp[%])と第3デューティ(DutyWαp[%])との差を加算したものを、U相デューティとする。   On the other hand, when the current is in the negative direction shown in FIG. 3, U phase duty = W phase duty + (DutyUαp−DutyWαp). That is, the difference between the fourth duty (DutyUαp [%]) and the third duty (DutyWαp [%]) is added to the W-phase duty as the U-phase duty.

このように補正を行うことにより、充電開始前に、スイッチングのパターンを工夫して電流を流すことで、素子やセンサ等を追加することなく、相間のばらつきを取得し、補正することが可能となる。つまり、充電開始前に、相間のばらつきを取得し補正することで、バッテリ充電電流を精度良く制御することができる。   By making corrections in this way, it is possible to acquire and correct variations between phases without adding elements, sensors, etc. by devising a switching pattern and flowing current before starting charging. Become. That is, the battery charging current can be accurately controlled by acquiring and correcting the variation between phases before the start of charging.

即ち、三相インバータのうちのトランスに接続されない二相を構成する2組のスイッチング素子を同期してオン・オフ制御する場合、各相毎に電流センサをそれぞれ設けることが考えられるが、オン・オフ制御する二相のうちの一相にしか電流センサが付いていない場合には、各スイッチング素子におけるデットタイムの相間ばらつき等により、二相の電流を等しく制御できず、バッテリ充電電流に誤差が発生する。本実施形態では、充電時に同じ電流を流す上で充電開始前に取得したスイッチング素子のデューティの差で補正を行うことにより、これを回避して、バッテリ充電電流を精度良く制御することができる。   That is, when two sets of switching elements constituting two phases not connected to the transformer of the three-phase inverter are controlled on / off in synchronization, it is conceivable to provide a current sensor for each phase. If the current sensor is attached to only one of the two phases to be turned off, the two-phase current cannot be controlled equally due to variations in the dead time between the switching elements, and there is an error in the battery charging current. Occur. In the present embodiment, when the same current is supplied at the time of charging, correction is performed based on the difference in duty of the switching element acquired before the start of charging, so that this can be avoided and the battery charging current can be accurately controlled.

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ スイッチング素子のデューティ補正量を取得するパターンは、4つのパターン(図4の破線で示す通電経路、図4の一点鎖線で示す通電経路、図5の破線で示す通電経路、図5の一点鎖線で示す通電経路)であった。このパターン1,2,3,4に、さらに以下の4つのパターン(パターン5,6,7,8)を加えてもよい。即ち、1通りではなく、大小2通りの電流、つまり、±α[A]の4パターンで通電した後に、以下の4パターンを加えてもよい。
The embodiment is not limited to the above, and may be embodied as follows, for example.
The patterns for obtaining the duty correction amount of the switching element are four patterns (the energization path indicated by the broken line in FIG. 4, the energization path indicated by the one-dot chain line in FIG. 4, the energization path indicated by the broken line in FIG. 5, and the one-dot chain line in FIG. The energization path indicated by The following four patterns (patterns 5, 6, 7, and 8) may be further added to the patterns 1, 2, 3, and 4. That is, the following four patterns may be added after energizing with not only one pattern but two large and small currents, that is, ± α [A].

パターン5として、図4の破線で示す電流経路のようにV相下アーム用のスイッチング素子Q2をオン状態で固定し、V相の電流センサS1による検出電流値が+β[A]になるようにW相上アーム用のスイッチング素子Q3をチョッパ制御する。この時のW相上アーム用のスイッチング素子Q3のデューティを第5デューティ(DutyWβn[%])とする。   As pattern 5, the switching element Q2 for the V-phase lower arm is fixed in the ON state as in the current path shown by the broken line in FIG. 4 so that the detected current value by the V-phase current sensor S1 becomes + β [A]. The switching element Q3 for the W-phase upper arm is chopper-controlled. The duty of switching element Q3 for the W-phase upper arm at this time is the fifth duty (DutyWβn [%]).

パターン6として、図4の一点鎖線で示す電流経路のようにV相下アーム用のスイッチング素子Q2をオン状態で固定し、V相の電流センサS1による検出電流値が+β[A]になるようにU相上アーム用のスイッチング素子Q5をチョッパ制御する。この時のU相上アーム用のスイッチング素子Q5のデューティを第6デューティ(DutyUβn[%])とする。   As the pattern 6, the switching element Q2 for the V-phase lower arm is fixed in the ON state as in the current path shown by the one-dot chain line in FIG. 4, and the detected current value by the V-phase current sensor S1 becomes + β [A]. The chopper control is performed on the switching element Q5 for the U-phase upper arm. At this time, the duty of the switching element Q5 for the U-phase upper arm is defined as a sixth duty (DutyUβn [%]).

パターン7として、図5の破線で示す電流経路のようにV相上アーム用のスイッチング素子Q1をオン状態で固定し、V相の電流センサS1による検出電流値が−β[A]になるようにW相下アーム用のスイッチング素子Q4をチョッパ制御する。この時のW相下アーム用のスイッチング素子Q4のデューティを第7デューティ(DutyWβp[%])とする。   As the pattern 7, the switching element Q1 for the V-phase upper arm is fixed in the ON state as in the current path indicated by the broken line in FIG. 5, and the detected current value by the V-phase current sensor S1 becomes −β [A]. Then, the switching element Q4 for the W-phase lower arm is chopper-controlled. The duty of the switching element Q4 for the W-phase lower arm at this time is defined as a seventh duty (DutyWβp [%]).

パターン8として、図5の一点鎖線で示す電流経路のようにV相上アーム用のスイッチング素子Q1をオン状態で固定し、V相の電流センサS1による検出電流値が−β[A]になるようにU相下アーム用のスイッチング素子Q6をチョッパ制御する。この時のU相下アーム用のスイッチング素子Q6のデューティを第8デューティ(DutyUβp[%])とする。   As the pattern 8, the switching element Q1 for the V-phase upper arm is fixed in the ON state as in the current path shown by the one-dot chain line in FIG. 5, and the detected current value by the V-phase current sensor S1 becomes −β [A]. Thus, the switching element Q6 for the U-phase lower arm is chopper-controlled. The duty of the switching element Q6 for the U-phase lower arm at this time is the eighth duty (DutyUβp [%]).

図6において、横軸に電流指令値をとり、縦軸に補正値をとっている。図6に示すように、電流指令値αに対する補正値として、(DutyUαp−DutyWαp)、即ち、第4デューティ(DutyUαp[%])と第3デューティ(DutyWαp[%])との差である第1の補正値P1をプロット点として得る。また、電流指令値βに対する補正値として、(DutyUβp−DutyWβp)、即ち、第8デューティ(DutyUβp[%])と第7デューティ(DutyWβp[%])との差である第2の補正値P2をプロット点として得る。   In FIG. 6, the horizontal axis represents the current command value and the vertical axis represents the correction value. As shown in FIG. 6, the correction value for the current command value α is (DutyUαp−DutyWαp), that is, the first duty that is the difference between the fourth duty (DutyUαp [%]) and the third duty (DutyWαp [%]). Correction value P1 is obtained as a plot point. Further, as a correction value for the current command value β, (DutyUβp−DutyWβp), that is, a second correction value P2 that is a difference between the eighth duty (DutyUβp [%]) and the seventh duty (DutyWβp [%]). Get as plot points.

この2点(第1の補正値P1、第2の補正値P2)を繋ぐ特性線L1から、補正量は、充電時に流す電流に応じて補間して付与する。
同様に、電流指令値αに対する補正値として、(DutyUαn−DutyWαn)、即ち、第2デューティ(DutyUαn[%])と第1デューティ(DutyWαn[%])との差をプロット点として得る。また、電流指令値βに対する補正値として、(DutyUβn−DutyWβn)、即ち、第6デューティ(DutyUβn[%])と第5デューティ(DutyWβn[%])との差をプロット点として得る。この2点を繋ぐ特性線から、補正量は、充電時に流す電流に応じて補間して付与する。
From the characteristic line L1 that connects the two points (first correction value P1 and second correction value P2), the correction amount is interpolated and applied according to the current that flows during charging.
Similarly, as a correction value for the current command value α, (DutyUαn−DutyWαn), that is, the difference between the second duty (DutyUαn [%]) and the first duty (DutyWαn [%]) is obtained as a plot point. Further, as a correction value for the current command value β, (DutyUβn−DutyWβn), that is, the difference between the sixth duty (DutyUβn [%]) and the fifth duty (DutyWβn [%]) is obtained as a plot point. From the characteristic line connecting these two points, the correction amount is interpolated according to the current that flows during charging.

このようにして、図6の横軸の電流指令値としてαをとったときのパターン1〜4による第1の補正値P1と、横軸の電流指令値としてβをとったときのパターン5〜8による第2の補正値P2とが得られる。特性線L1は、この第1の補正値P1と第2の補正値P2を通る直線である。そして、特性線L1を用いて目標電流値から線形補間して補正値を算出する。   In this way, the first correction value P1 according to patterns 1 to 4 when α is taken as the current command value on the horizontal axis in FIG. 6 and the pattern 5 when β is taken as the current command value on the horizontal axis in FIG. A second correction value P2 of 8 is obtained. The characteristic line L1 is a straight line passing through the first correction value P1 and the second correction value P2. Then, the correction value is calculated by linear interpolation from the target current value using the characteristic line L1.

このようにすることにより、補正量取得時の電流を大小2通りにすることで、負荷(モータコイル)のばらつきも併せて補正可能である。荷役用インバータ18側も同様とする。   By doing in this way, the fluctuation | variation of load (motor coil) can also be correct | amended collectively by making the electric current at the time of correction amount acquisition into two types, large and small. The same applies to the cargo handling inverter 18 side.

このようにして、制御装置22は、充電開始前において、第2スイッチング素子Q2,Q12を制御した状態における電流センサS1,S11による電流値を第1デューティを取得する際とは異なる規定値にする第3スイッチング素子Q3,Q13のオン・オフ制御による第5デューティと電流センサS1,S11による電流値を第2デューティを取得する際とは異なる規定値にする第5スイッチング素子Q5,Q15のオン・オフ制御による第6デューティ、及び、第1スイッチング素子Q1,Q11を制御した状態における電流センサS1,S11による電流値を第3デューティを取得する際とは異なる規定値にする第4スイッチング素子Q4,Q14のオン・オフ制御による第7デューティと電流センサS1,S11による電流値を第4デューティを取得する際とは異なる規定値にする第6スイッチング素子Q6,Q16のオン・オフ制御による第8デューティを取得しておき、充電開始後において、第3スイッチング素子Q3,Q13と第5スイッチング素子Q5,Q15を第1デューティ、第2デューティ、第5デューティ、第6デューティにより補正しながらオン・オフ制御するとともに、第4スイッチング素子Q4,Q14と第6スイッチング素子Q6,Q16を第3デューティ、第4デューティ、第7デューティ、第8デューティにより補正しながらオン・オフ制御するようにしてもよい。   In this way, the control device 22 sets the current value by the current sensors S1 and S11 in a state in which the second switching elements Q2 and Q12 are controlled to a specified value different from that when the first duty is acquired before the start of charging. The fifth switching elements Q5, Q15 are turned on / off by setting the fifth duty by the on / off control of the third switching elements Q3, Q13 and the current value of the current sensors S1, S11 different from those obtained when the second duty is acquired. The fourth switching element Q4 having the sixth duty by the off control and the current value by the current sensors S1 and S11 in a state in which the first switching elements Q1 and Q11 are controlled is different from the value obtained when the third duty is acquired. The seventh duty by the on / off control of Q14 and the current value by the current sensors S1, S11 are The eighth duty is obtained by the on / off control of the sixth switching elements Q6 and Q16 that have a specified value different from that when the duty is obtained, and after the start of charging, the third switching elements Q3 and Q13 and the fifth switching element are switched. The elements Q5 and Q15 are turned on / off while being corrected by the first duty, the second duty, the fifth duty, and the sixth duty, and the fourth switching elements Q4 and Q14 and the sixth switching elements Q6 and Q16 are set to the third duty. On / off control may be performed while correcting with the fourth duty, the seventh duty, and the eighth duty.

○ スイッチングデューティ補正量を取得する際、前述のパターン1〜4若しくは前述のパターン1〜8において、V相の上アーム用の第1スイッチング素子Q1,Q11ないし下アーム用の第2スイッチング素子Q2,Q12をオン固定せずに、あるデューティでスイッチングしてもよい。即ち、入力電圧の調整を行って通電電流を小さくするのでデューティのオン時間が長くなるため、高精度に誤差が検出できる。このように、補正量取得時のV相用のスイッチング素子Q1,Q2,Q11,Q12のデューティを100%オン固定ではなく、一定量に制御することで、ばらつきを取得したいU相とW相用のスイッチング素子Q3〜Q6、Q13〜Q16のデューティが相対的に長くなり、補正量の取得精度が向上する。   When acquiring the switching duty correction amount, in the above-described patterns 1 to 4 or the above-described patterns 1 to 8, the V-phase upper arm first switching elements Q1, Q11 to the lower arm second switching element Q2, Q12 may be switched at a certain duty without being fixed on. In other words, since the energization current is reduced by adjusting the input voltage, the on-time of the duty is lengthened, so that an error can be detected with high accuracy. As described above, the duty of the switching elements Q1, Q2, Q11, and Q12 for V-phase when acquiring the correction amount is not fixed to 100% on, but is controlled to a constant amount, so that the dispersion is desired for U-phase and W-phase. The duty of the switching elements Q3 to Q6 and Q13 to Q16 is relatively increased, and the accuracy of acquiring the correction amount is improved.

○ 走行用インバータ12または荷役用インバータ18のいずれか一方を用いてバッテリ30を充電してもよい。
○ スコットトランス13以外のトランスを用いてもよい。
The battery 30 may be charged using either the traveling inverter 12 or the cargo handling inverter 18.
○ A transformer other than the Scott transformer 13 may be used.

○ バッテリフォークリフトのように三相モータ(走行用モータ11及び荷役用モータ17)を備えた車載装置を充電装置として用いたが、一般の電気自動車の充電装置に適用してもよい。   A vehicle-mounted device provided with a three-phase motor (travel motor 11 and cargo handling motor 17) such as a battery forklift is used as a charging device, but it may be applied to a charging device for a general electric vehicle.

○ フォークリフトに適用したが、その他の産業車両に適用してもよい。また、産業車両以外の車両、例えば乗用車やバス等に適用してもよい。   ○ Although applied to forklifts, it may be applied to other industrial vehicles. Moreover, you may apply to vehicles other than an industrial vehicle, for example, a passenger car, a bus | bath, etc.

11…走行用モータ(三相モータ)、12…走行用インバータ(三相インバータ)、13…スコットトランス、14…整流回路、15a…端子、15b…端子、16a…端子、16b…端子、17…荷役用モータ(三相モータ)、18…荷役用インバータ(三相インバータ)、19…整流回路、20…配線、21…配線、22…制御装置、30…バッテリ、A…接続点、B…接続点、S1,S11…電流センサ、Q1,Q11…第1スイッチング素子、Q2,Q12…第2スイッチング素子、Q3,Q13…第3スイッチング素子、Q4,Q14…第4スイッチング素子、Q5,Q15…第5スイッチング素子、Q6,Q16…第6スイッチング素子。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Traveling motor (three-phase motor), 12 ... Traveling inverter (three-phase inverter), 13 ... Scott transformer, 14 ... Rectifier circuit, 15a ... Terminal, 15b ... Terminal, 16a ... Terminal, 16b ... Terminal, 17 ... Cargo handling motor (three-phase motor), 18 ... Cargo handling inverter (three-phase inverter), 19 ... Rectifier circuit, 20 ... Wiring, 21 ... Wiring, 22 ... Control device, 30 ... Battery, A ... Connection point, B ... Connection Point, S1, S11 ... current sensor, Q1, Q11 ... first switching element, Q2, Q12 ... second switching element, Q3, Q13 ... third switching element, Q4, Q14 ... fourth switching element, Q5, Q15 ... first 5 switching elements, Q6, Q16 ... 6th switching element.

Claims (2)

第一相の上アーム用の第1スイッチング素子、第一相の下アーム用の第2スイッチング素子、第二相の上アーム用の第3スイッチング素子、第二相の下アーム用の第4スイッチング素子、第三相の上アーム用の第5スイッチング素子、第三相の下アーム用の第6スイッチング素子を有する三相インバータにより、バッテリを電源として駆動制御される三相モータを備えたモータ駆動系のバッテリ充電回路であって、
単相出力トランスと、
前記単相出力トランスの二次側出力の一方の端子に接続されるとともに、前記三相インバータ及び前記バッテリに対して並列に接続されている整流回路と、
前記三相インバータにおける前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子との間の接続点を前記二次側出力の他方の端子に接続する配線と、
充電時には前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子はオフ状態に保持し、前記第3スイッチング素子と前記第5スイッチング素子を同期してオン・オフ制御するとともに前記第4スイッチング素子と前記第6スイッチング素子を同期してオン・オフ制御する制御装置と、
前記接続点と前記三相モータとの間に流れる電流を検出する電流センサと、
を備え、
前記制御装置は、
充電開始前において、前記第2スイッチング素子を制御した状態における前記電流センサによる電流値を規定値にする前記第3スイッチング素子のオン・オフ制御による第1デューティと前記電流センサによる電流値を規定値にする前記第5スイッチング素子のオン・オフ制御による第2デューティ、及び、前記第1スイッチング素子を制御した状態における前記電流センサによる電流値を規定値にする前記第4スイッチング素子のオン・オフ制御による第3デューティと前記電流センサによる電流値を規定値にする前記第6スイッチング素子のオン・オフ制御による第4デューティを取得しておき、
充電開始後において、前記第3スイッチング素子と前記第5スイッチング素子を前記第1デューティ及び前記第2デューティにより補正しながらオン・オフ制御するとともに、前記第4スイッチング素子と前記第6スイッチング素子を前記第3デューティ及び前記第4デューティにより補正しながらオン・オフ制御することを特徴とするバッテリ充電回路。
First switching element for upper arm of first phase, second switching element for lower arm of first phase, third switching element for upper arm of second phase, fourth switching for lower arm of second phase Motor drive comprising a three-phase motor driven by a battery as a power source by a three-phase inverter having an element, a fifth switching element for the upper arm of the third phase, and a sixth switching element for the lower arm of the third phase Battery charging circuit of the system,
A single-phase output transformer,
A rectifier circuit connected to one terminal of the secondary side output of the single-phase output transformer and connected in parallel to the three-phase inverter and the battery;
Wiring connecting a connection point between the first switching element and the second switching element in the three-phase inverter to the other terminal of the secondary output;
At the time of charging, the first switching element and the second switching element are held in an off state, and the third switching element and the fifth switching element are controlled to be turned on / off in synchronization, and the fourth switching element and the sixth switching element are controlled. A control device for controlling on / off of the switching element in synchronization;
A current sensor for detecting a current flowing between the connection point and the three-phase motor;
With
The controller is
Before starting charging, the current value by the current sensor in a state in which the second switching element is controlled is set to a specified value. The first duty by the on / off control of the third switching element and the current value by the current sensor are specified values. ON / OFF control of the fourth switching element to set a second duty by ON / OFF control of the fifth switching element to be set to a specified value and a current value by the current sensor in a state in which the first switching element is controlled And a fourth duty by the on / off control of the sixth switching element for setting the current value by the current sensor and the current value by the current sensor to a specified value,
After the start of charging, the third switching element and the fifth switching element are on / off controlled while being corrected by the first duty and the second duty, and the fourth switching element and the sixth switching element are A battery charging circuit that performs on / off control while correcting with the third duty and the fourth duty.
前記制御装置は、
充電開始前において、前記第2スイッチング素子を制御した状態における前記電流センサによる電流値を前記第1デューティを取得する際とは異なる規定値にする前記第3スイッチング素子のオン・オフ制御による第5デューティと前記電流センサによる電流値を前記第2デューティを取得する際とは異なる規定値にする前記第5スイッチング素子のオン・オフ制御による第6デューティ、及び、前記第1スイッチング素子を制御した状態における前記電流センサによる電流値を前記第3デューティを取得する際とは異なる規定値にする前記第4スイッチング素子のオン・オフ制御による第7デューティと前記電流センサによる電流値を前記第4デューティを取得する際とは異なる規定値にする前記第6スイッチング素子のオン・オフ制御による第8デューティを取得しておき、
充電開始後において、前記第3スイッチング素子と前記第5スイッチング素子を前記第1デューティ、前記第2デューティ、前記第5デューティ、前記第6デューティにより補正しながらオン・オフ制御するとともに、前記第4スイッチング素子と前記第6スイッチング素子を前記第3デューティ、前記第4デューティ、前記第7デューティ、前記第8デューティにより補正しながらオン・オフ制御することを特徴とする請求項1に記載のバッテリ充電回路。
The controller is
Before the start of charging, a fifth value is set by on / off control of the third switching element so that the current value of the current sensor in a state in which the second switching element is controlled is set to a specified value different from that when the first duty is acquired. A state in which the first switching element is controlled, and the sixth duty by the on / off control of the fifth switching element to set the duty and the current value by the current sensor to a specified value different from that at the time of obtaining the second duty The current value by the current sensor is set to a specified value different from that when the third duty is acquired. The seventh duty by the on / off control of the fourth switching element and the current value by the current sensor are set to the fourth duty. For the on / off control of the sixth switching element that has a specified value different from that obtained Eighth in advance to get the duty that,
After the start of charging, the third switching element and the fifth switching element are on / off controlled while being corrected by the first duty, the second duty, the fifth duty, and the sixth duty, and the fourth switching element 2. The battery charging according to claim 1, wherein the switching element and the sixth switching element are on / off controlled while being corrected by the third duty, the fourth duty, the seventh duty, and the eighth duty. circuit.
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